深入理解 Java 多线程、Lambda 表达式及线程安全最佳实践
Java 线程
线程使程序能够通过同时执行多个任务而更有效地运行。
线程可用于在不中断主程序的情况下在后台执行复杂的任务。
创建线程
有两种创建线程的方式。
- 扩展Thread类
可以通过扩展Thread类并覆盖其run()方法来创建线程：
public class MyThread extends Thread {
public void run() {
System.out.println("This code is running in a thread");
}
}
- 实现Runnable接口
另一种创建线程的方式是实现Runnable接口：
public class MyRunnable implements Runnable {
public void run() {
System.out.println("This code is running in a thread");
}
}
运行线程
- 扩展Thread类
如果类扩展Thread类，则可以通过创建类的实例并调用其start()方法来运行线程：
public class Main {
public static void main(String[] args) {
MyThread myThread = new MyThread();
myThread.start();
System.out.println("This code is outside of the thread");
}
}
- 实现Runnable接口
如果类实现了Runnable接口，则可以通过将类的实例传递给Thread对象的构造函数，然后调用线程的start()方法来运行线程：
public class Main {
public static void main(String[] args) {
MyRunnable myRunnable = new MyRunnable();
Thread thread = new Thread(myRunnable);
thread.start();
System.out.println("This code is outside of the thread");
}
}
区分“扩展”和“实现”线程
主要区别在于，当一个类扩展Thread类时，无法扩展任何其他类，但通过实现Runnable接口，可以扩展另一个类，例如：
class MyClass extends OtherClass implements Runnable
并发问题
因为线程与程序的其他部分同时运行，所以无法知道代码将按照什么顺序运行。当线程和主程序同时读取和写入相同的变量时，值是不可预测的。由此导致的问题称为并发问题。
示例
一个变量amount值不可预测的代码示例：
public class Main extends Thread {
public static int amount = 0;
public static void main(String[] args) {
Main thread = new Main();
thread.start();
System.out.println(amount);
amount++;
System.out.println(amount);
}
public void run() {
amount++;
}
}
为避免并发问题，最好尽可能少地在线程之间共享属性。如果需要共享属性，一种可能的解决方案是在使用线程可以更改的任何属性之前，使用线程的isAlive()方法检查线程是否已完成运行。
示例
使用isAlive()防止并发问题：
public class Main extends Thread {
public static int amount = 0;
public static void main(String[] args) {
Main thread = new Main();
thread.start();
// 等待线程完成
while (thread.isAlive()) {
System.out.println("Waiting...");
}
// 更新amount并打印其值
System.out.println("Main program: " + amount);
amount++;
System.out.println("Main program: " + amount);
}
public void run() {
amount++;
}
}
线程池
线程池是一种管理线程的资源。它允许您创建并维护一组可重用的线程。使用线程池可以提高应用程序的性能和效率。
线程安全
线程安全是指多个线程可以访问和修改数据而不导致数据损坏。使数据线程安全的一种方法是使用同步。同步是一种机制，它允许线程一次一个地访问共享数据。
常见的线程安全问题
- 竞态条件：当多个线程同时访问共享数据并尝试对其进行更改时，就会发生竞态条件。这可能导致数据损坏。
- 原子性：原子操作是指不可分割的操作。当多个线程尝试同时执行原子操作时，可能会导致数据损坏。
- 可见性：当一个线程对共享数据进行更改时，其他线程必须能够看到这些更改。
避免线程安全问题
- 使用同步
- 使用不可变对象
- 使用原子操作
Java Lambda表达式
Lambda表达式简介
Lambda表达式是在Java 8中引入的。Lambda表达式是一小段代码块，它接受参数并返回一个值。Lambda表达式类似于方法，但它们不需要名称，并且可以直接在方法体中实现。
Lambda表达式的语法
最简单的Lambda表达式包含一个参数和一个表达式：
参数 -> 表达式
要使用多个参数，请将它们放在括号中：
(参数1, 参数2) -> 表达式
表达式是有限制的。它们必须立即返回一个值，并且不能包含变量、赋值或if或for等语句。为了执行更复杂的操作，可以使用带有花括号的代码块。如果Lambda表达式需要返回一个值，那么代码块应该有一个return语句。
(参数1, 参数2) -> { 代码块 }
Lambda表达式的使用
Lambda表达式通常作为参数传递给函数。在以下示例中，Lambda表达式作为参数传递给ArrayList的forEach()方法，以打印列表中的每个项：
import java.util.ArrayList;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
ArrayList<Integer> numbers = new ArrayList<>();
numbers.add(5);
numbers.add(9);
numbers.add(8
);
numbers.add(1);
numbers.forEach((n) -> { System.out.println(n); });
}
}
Lambda表达式的存储
如果变量的类型是仅具有一个方法的接口，那么Lambda表达式可以存储在变量中。Lambda表达式应该具有与该方法相同数量的参数和相同的返回类型。Java内置了许多这类接口，如Consumer接口（在java.util包中），它被列表使用。
import java.util.ArrayList;
import java.util.function.Consumer;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
ArrayList<Integer> numbers = new ArrayList<>();
numbers.add(5);
numbers.add(9);
numbers.add(8);
numbers.add(1);
Consumer<Integer> method = (n) -> { System.out.println(n); };
numbers.forEach(method);
}
}
Lambda表达式作为方法参数
要在方法中使用Lambda表达式，该方法应该有一个以单一方法接口作为其类型的参数。调用接口的方法将运行Lambda表达式。
interface StringFunction {
String run(String str);
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
StringFunction exclaim = (s) -> s + "!";
StringFunction ask = (s) -> s + "?";
printFormatted("Hello", exclaim);
printFormatted("Hello", ask);
}
public static void printFormatted(String str, StringFunction format) {
String result = format.run(str);
System.out.println(result);
}
}
Lambda表达式的优势
- 简化代码
- 提高可读性
- 增强代码的表达力
Lambda 表达式是 Java 8 中引入的一项强大功能，可以简化代码并提高可读性。它们是函数式编程的重要组成部分，可以用于各种任务，例如数据处理、事件处理和流处理。
最后
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